中亚热带山区土地利用变化 对土壤有机碳储量和质量的影响

通过对中亚热带山区天然林、人工林(用材林和经济林)、次生林、果园和坡耕地等7 种典型土地利用方式的土壤有机碳储量及质量的研究, 结果表明: 中亚热带山区天然林转变 为其他土地利用类型后, 土壤有机碳储量下降了25.6%~51.2%, 而表层0~20 cm 土壤有机碳 储量下降了45.1%~74.8%, 比底层土壤有机碳对土地利用变化的响应更为敏感。土壤轻组有机碳储量(0~60 cm) 下降了52.2%~84.2%, 轻组有机碳占总有机碳比例从13.3%降到3.0% ~10.7%, 比土壤总有机碳对土地利用变化更为敏感。天然林转变为其他土地利用类型后土壤 有机碳损失巨大的原因主要与凋落物归还数量及质量, 水土流失和经营措施对土壤(特别是表层土壤) 的扰动引起土壤有机质加速分解等因素有关。坡耕地人为干扰最严重, 土壤有机 碳下降幅度最大。中亚热带山区土地利用变化引起土壤有机碳储量下降幅度高于全球平均水平, 主要与区域降水和地貌条件有关。因此, 保护山区脆弱生态环境, 加强天然林保护和植 被恢复, 合理营造人工林, 减少耕作, 对山区土壤碳吸存、减缓大气CO₂ 浓度升高和气候变化以及促进山区可持续开发的生态服务功能发展都具有重要意义。     

不同土地-气候情景下三江源地区产水和水土流失评价（英文）

探讨三江源地区产水和土壤保持对整个青藏高原地区、黄河流域、长江流域及澜沧江流域的生态稳定和人类社会的可持续发展具有重要意义。以4期(2000年、2005年、2010年、2015年)土地利用现状数据、降水及气温日值数据集、1∶1000000中国土壤数据库为研究的数据源,结合居民点、道路、河流等矢量数据及人口、经济栅格数据集和CCSM4通用气候模式预测成果数据,以三江源地区为案例区,基于FLUS模型和降尺度校正方法设计4种土地利用发展情景和2种气候变化情景,应用InVEST模型对研究区域2030年不同情景下的产水和土壤侵蚀进行定量模拟。结果表明:(1)不同土地利用发展情景下,草地仍然是三江源地区的优势土地利用类型,面积占比始终大于67%。(2)RCP4.5气候情景下,年产水量和土壤侵蚀量增加幅度分别超过7%和3.9%;RCP8.5气候情景下,年产水量和土壤侵蚀量的减少幅度分别超过3.3%和1.3%。(3)气候变化在产水量和土壤侵蚀量变化中起主导作用。气候变化对产水量变化的贡献率高达89.97%–98.00%,对土壤侵蚀模数变化的贡献率在60.49%–95.64%之间;而土地利用类型变化对区域产水量变化的贡献率仅在2.00%–10.03%之间,对土壤侵蚀模数变化的贡献率在4.36%–39.91%之间。因此,三江源地区土地开发策略应综合考虑区域发展、退耕还林还草的投入及产生的生态效益等多方面问题。     

典型岩溶农业区土地利用变化对土壤性质的影响——以云南小江流域为例

以云南省泸西县小江典型岩溶农业流域为研究单元,分析了流域1982~2003年土地利用的变化及定点对比分析不同土地利用变化下土壤性质的变化,结果表明：小江流域1982~2003年610.12 km²的土地利用发生了变化,变化类型主要是由未利用地向耕地、林地以及林地向耕地的转变,人口的增加、社会、经济的发展和理智的生态决策是流域土地利用变化的主要原因;林地、未利用地转变为耕地后,土壤有机质、全氮、全磷含量大幅度降低,土壤pH明显升高,全钾、速效钾含量增加;短时间的退耕还林,土壤性质变化不明显;耕地转变为园地后,土壤性质得到明显的改善;而耕地转变为石漠化土地后,土壤性质发生显著变化,土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷含量大幅度降低,土壤pH明显升高;同时,研究表明土地利用变化对碳酸盐岩地层中发育的土壤性质的影响强度明显大于砂页岩地层中发育的土壤,表明碳酸盐岩地层中发育的土壤十分脆弱。     

渭北高原土地利用变化对土壤剖面发育的影响——以洛川—长武塬区耕地转为苹果园为例

在对渭北高原地区土地利用调研的基础上,选择6个耕作土壤剖面和8个苹果园土壤剖面为研究对象,通过对这些剖面的构型、质地、元素组成、理化性质和微形态的研究,分析了土地利用变化对土壤演化的影响和机理。结果表明,耕地转为苹果园后,土壤构型从Ap-Bc-A-Ck-C逐渐变为AB-(Bc)-A-Ck-C;土壤表层(0~35cm)的磁化率、有机质、常量元素(Si、Al、Fe、K、Mg、Ca、Na)和微量元素(Cu、Co、Ni、Zn、V、Cr、Pb、As)含量趋于增加,CaCO3含量和pH趋于降低;35~90cm,CaCO3含量趋于增加,而磁化率、有机质、常量元素和微量元素含量趋于降低;90cm深度以下土壤性质变化不大;土壤孔隙的数量减少而平均孔径和孔隙率增加,粘土矿物总含量增加,而残积粘土/淀积粘土比值降低,次生碳酸盐的空间位置从主要出现在0~35cm深度变为在0~90cm范围内普遍出现。这些表明土地利用方式从耕地改为苹果园,土壤剖面构型发生了明显分异,土壤性质的变化主要发生在90cm以上,土壤表层(0~35cm)的变化大于土壤下层(35~90cm)。     

滇西北三江并流区土地利用变化研究

土地利用变化会改变地表覆盖,从而影响环境质量及陆地生态系统性质。开展区域土地利用/土地覆盖变化研究,可为区域土地资源优化利用和可持续发展提供科学依据。以第二次土壤普查资料和土地详查资料为依据,采用土地利用变化指数模型,定量分析三江并流区1983年到1999年土地利用变化特征,结果表明:(1)与土地利用结构分析法相比,土地利用变化指数模型更能反映土地变化趋势及在时空上变化特点;(2)研究区土地利用程度不断提高,其中林地园地、耕地与城郊用地增加较快;(3)1983～1996年间的变化大于1996～1999年间的变化;(4)州政府所在地(香格里拉县、泸水县、丽江县)的变化较其它地区大;(5)土地利用变化的主要原因是社会经济因素,包括人口增长、科技进步、经济增长、传统文化继承与发展、政策变化等。     

贵州省关岭县土地利用/土地覆被变化及土壤侵蚀效应研究

以贵州省关岭县为例,利用1987和1999年两个时段TM影象和相关资料,分析研究区12年间的土地利用/土地覆被变化及其土壤侵蚀风险。发现:(1)研究区土地利用动态变化较大,年均土地利用综合动态指数为1.36%;(2)旱地和草地互相转化比例高,草地开垦为旱地和旱地弃耕为草地的动态变化幅度远远超过旱地和草地最终面积变化的幅度;(3)山区土地利用的空间变化主要体现在垂直方向;(4)研究区裸土面积下降,一部分被植被覆盖,另一部分由于土壤流失殆尽,形成裸露基岩,故植被覆盖率和基岩出露率上升;(5)石漠化程度加剧,其中旱地石漠化发展速度最快;(6)土壤侵蚀形势严峻。     

土地利用变化对土地生产力的影响研究进展

土地利用变化对土地生产力的影响是土地利用/覆被变化(LUCC)效应研究的重要内容之一。本文基于对土地利用变化和土地生产力概念的辨析, 着重从土地利用变化对土地生产潜力、粮食生产能力和土壤质量3 个方面的影响, 总结梳理了当前的主要研究内容和方法, 探讨了研究的影响尺度特征。最后指出今后的研究应加强土地利用结构、方式和强度变化对小尺度范围内耕地生产力的影响, 强化不同尺度的综合以及空间分析和动态评估方法的应用。     

阿拉善荒漠草地恢复初期植被与土壤环境的变化

对阿拉善荒漠草地恢复初期(1998-2001)植被特征和土壤养分的变化进行了研究。结果表明:草地恢复过程中,植被的盖度和生物量比封育前分别增加272%~536%和44.39%~305.3%。植被的恢复使土壤理化性质发生了变化,与封育前相比土壤中有机质、全N、速效K以及细砂、特别细砂和粘粒含量显著增加;速效N、速效P降低。土壤有机质、全N和全P的含量与土壤中<0.05 mm颗粒和速效K含量呈极显著正相关,并且前三者之间也呈极显著正相关(P<0.01)。     

土地利用变化对花岗岩红壤颗粒有机碳及其组分的影响

选取湘东丘陵区花岗岩红壤4种典型土地利用方式(天然林以及由此转变而来的杉木人工林、板栗园和坡耕地),挖掘土壤剖面深至1 m,研究土壤颗粒有机碳(POC)及其组分(粗颗粒有机碳:CPOC和细颗粒有机碳:FPOC)的储量,分析POC及其组分与土壤有机碳(SOC)的关系。结果表明,4种土地利用方式土壤POC储量介于5.46~7.17 t·hm~(-2),以浅层表土最高。天然林改为其他土地利用方式后,POC储量仅仅在0~40 cm表土层显著降低。土壤CPOC和FPOC储量分别介于0.23~1.39 t·hm-2和0.24~1.57 t·hm~(-2)。天然林转变为其他利用方式后,CPOC储量未有显著变化,但天然林改为板栗园和坡耕地后,FPOC储量大幅降低(29%~38%)。表土FPOC敏感地反映SOC储量的变化,可用作土地利用过程中土壤C库缓慢变化的"指示器"。POC占SOC的比例(POC/SOC)介于6%~8%,天然林和杉木人工林POC/SOC在40 cm以下底土中迅速降低,但板栗园和坡耕地土壤剖面上的POC/SOC差别不大。天然林和杉木人工林土壤POC中以FPOC为主,而板栗园和坡耕地皆以CPOC为主。本研究表明,有必要区别看待POC及其组分对土地利用变化响应的敏感度。     

四川盆地紫色丘陵区土地利用类型对土壤理化性质的影响

为了提供土地利用结构调整的科学依据,调查和测试了四川盆地紫色丘陵区南充和盐亭两个典型小流域内草地、林地和耕地的土壤理化性质,结果表明：不同土地利用对土壤理化性质的影响是明显的。林／草地较耕地能显著增加(约1倍)土壤有机质含量。研究结果还揭示了耕地的长期耕种,使其土壤理化性质和功能退化,如土壤抗蚀性和持水性能降低。因此,增加耕地的有机肥投入是耕地可持续发展的重要举措。     

卧龙自然保护区土地利用变化对土壤性质的影响

森林景观受干扰后的次生演替、人工林种植与农业耕作等在许多方面影响着土壤性质的变化。研究选取了四川卧龙自然保护区作为研究地点 ,阐述湿润高山区的土地利用方式与土壤性质之间的关系。选择了六种典型的土地利用方式加以比较 ,方差分析结果表明 ,不同土地利用之间土壤容重、全氮、有机碳、速效磷、速效钾的含量差异显著。相比之下 ,农田土壤养分含量偏低 ,而灌丛有着较高的有机碳、总氮与有效氮含量。 0～ 4 0cm土壤碳的储量变化幅度不大。综合土壤退化指数表明 ,坡耕地 ,撂荒地与人工林有土壤退化的趋势 ,而灌丛与次生林对土壤的性质有着改善的作用。人工林年龄与土壤有机碳、有机氮的含量正相关。     

影响海岸带盐沼土壤有机质、TN和TP含量时空变化的关键因子：潮水和植被

为了更好地理解在潮水和植被交互作用梯度上有机质、全氮和全磷分布的特殊性,分别于生长季和非生长季在苏北盐沼沿近潮沟带和远潮沟带2条样线布设9个固定采样区,采集土壤样品,测定土壤有机质、全氮和全磷的含量。结果表明：植被和潮水的交互作用是决定土壤有机质、全氮和全磷时空变化的关键因素。相对于潮水,植被的影响更为稳定和持久;盐沼土壤有机质和全氮含量具有显著的空间和月份变化,空间变化主要包括植被带（潮水）梯度上和样带间（潮流）的差异,在植被带（潮水）梯度上植被带高于光滩,而植被带间呈现由海向陆的递减趋势,即互花米草(Spartina alterniflora)>盐地碱蓬(Suaeda salsa)>獐茅(Aeluropus littoralis)>芦苇( Phragmites australis);有机质样带间差异表现为在低位盐沼远潮沟带大于近潮沟带,而中位盐沼却是近潮沟带大于远潮沟带,全磷含量时间和空间变化上均不具显著性;pH、土壤含水量和盐分含量等与潮水作用直接相关的因子与距海距离呈负相关关系,土壤有机质、全氮和全磷与距海距离也表现为负相关关系,而土壤有机质、全氮和全磷含量与pH、土壤含水量及盐分含量等因子为正相关关系,一定程度上诠释了潮水对土壤有机质、全氮和全磷含量变化的影响。     

祁连山青海云杉林土壤养分异质性分析

 阐明土壤养分的变异特性对改变森林群落结构和加快生态系统进程有重要意义。该研究选择东西祁连山为主要调查区域,通过变异函数确定和比较变量因子的空间变异程度及空间变异尺度,采用Palintest土壤养分测试仪和实验室化学处理方法获取试验数据,对数据采用DPS7.5和EXCEL软件处理,利用变异函数对祁连山地区6种土壤养分的空间变异特征分析表明：均表现出明显的空间自相关格局,空间自相关范围差异明显;TN、TP、TK、NH+4-N、NO-3-N、有机质变异系数分别为37.6%、23.1%、4.6%、36.3%、109.9%、32.9%,其中,TK为弱变异,TN、TP、NH+4-N和有机质为中等变异,NO-3-N为强变异;NH+4-N、NO-3-N、有机质、TN在剖面上的变化呈递减对数,TP、TK呈递增对数;NH+4-N在海拔上呈多项式变化关系,NO-3-N呈线性变化关系,TN、TP、TK无明显变化,变化范围分别在0.19%～0.4%、 0.043%～0.056%、1.85%～2.014%之间。     

黑河流域土地利用变化对土壤有机碳和全氮储量的影响——元分析（英文）

Land use and cover change(LUCC) is an important indicator of the human-earth system under climate/environmental change, which also serves as a key impact factor of carbon balance, and a major source/sink of soil carbon cycles. The Heihe River Basin(HRB) is known as a typical ecologically fragile area in the arid/semi-arid regions of northwestern China, which makes it more sensitive to the LUCC. However, its sensitivity varies in a broad range of controlling factors, such as soil layers, LUCCs and calculation methods(e.g. the fixed depth method, FD, and the equivalent mass method, ESM). In this study, we performed a meta-analysis to assess the response of soil organic carbon(SOC) and total nitrogen(TN) storage to the LUCC as well as method bias based on 383 sets of SOC data and 148 sets of TN data from the HRB. We first evaluated the calculation methods and found that based on the FD method, the LUCC caused SOC and TN storage to decrease by 17.39% and 14.27%, respectively; while the losses estimated using the ESM method were 19.31% and 18.52%, respectively. The deviations between two methods were mainly due to the fact that the FD method ignores the heterogeneity of soil bulk density(BD), which may underestimate the results subsequently. We then analyzed the response of SOC and TN storage to various types of the LUCC. In particular, when woodland and grassland were converted into cultivated land or other land types, SOC and TN suffered from heavy losses, while other LUCCs had minor influences. Finally, we showed that increasing the depth of the soil layers would reduce the losses of SOC and TN storage. In summary, we identified a series of controlling factors(e.g. soil layer, the LUCC and calculation method) to evaluate the impact of the LUCC on SOC and TN storage in the HRB, which should be considered in future research.     

基于环境相关法的土壤属性空间分布特征研究——以黄土丘陵沟壑区小流域为例

在横山县朱家沟小流域采集111个样点,分析土壤属性与地形因子相互关系,进行空间预测分析。结果表明:土壤密度与复合地形指数CTI显著正相关,土壤有机质与复合地形指数CTI、汇流动力指数SPI、沉积物运移指数STI显著负相关,全磷只与坡度β显著负相关。多元线性逐步回归模型对于土壤密度和有机质拟合较好,而对于全磷,预测结果较差;回归-克里格预测有效地减小了残差,消除了平滑效应,预测极差更宽,对于局部的变异及地形、土地利用的关系体现更为细化,提高了预测精度。     

中亚热带山区土地利用变化对土壤CO2排放的影响

对中亚热带山区天然常绿阔叶林、次生常绿阔叶林、人工林(针叶林和阔叶林)、柑橘园和坡耕地等典型土地利用方式土壤CO₂排放连续3a定位观测,结果表明:天然林改为其它土地利用方式后,土壤CO₂排放量显著减少32%~63%,主要原因为地上凋落物归还量减少,地下细根生物量和周转下降,频繁人为干扰和严重水土流失引起土壤有机碳库数量和质量大幅下降。本区天然林改为次生(人工)林,土壤CO₂排放量减幅(32%~48%)高出热带平均水平(29%),改为农业用地,土壤CO₂排放量减幅(50%~63%)高出全球平均水平(33%)。     

COMPARISON OF THE ALKALI MARSH SOIL ANDAGRICULTURE SOIL ON NUTRIENT RETENTIONIN WESTERN JILIN, CHINA

An intact alkali marsh soil (MS) core and an agriculture soil (AS) core were studied by the simulated test in order to get the comparison of the nutrients retention in alkali MS and AS. The soil cores extracted from the Xiang-hai Wetland, western Jilin Province, China, were leached with solution contained carbon, nitrogen and phosphorus. Then the effluent water from the outlets of soil core with different depths was measured, including chemical oxygen demand (COD), total phosphorus (TP), phosphate (PO43-- P) and nitrogen existed as nitrate (NO3- - N), nitrite (NO2- - N) and ammonia nitrogen (NH4+- N) and the total nitrogen (TN) in the effluent water. COD and TP are decreased with the depth, the changing trends of TN, NO3- - N and NH4+ - N contents are similar to COD and TP, whereas NO2- - N in both MS and AS effluent have a little transition at 40cm depth. It is similar efficiency of MS to AS in significantly cutting down COD, TP, PO43- - P, TN, NO3- - N, NH4+ - N and NO2- - N in nutrient water. The fun     

Soil nutrients in relation to land use and landscape position in the semi-arid small catchment on the loess plateau in China

Characterizing spatial variability of soil nutrients in relation to site properties, including climate, land use, landscape position and other variables, is important for understanding how ecosystems work and assessing the effects of future land use change on soil nutrients. In order to assess the effects of land use and landscape position on soil nutrients consisting of soil organic matter (SOM), total N (TN), total P (TP), available N (AN) and available P (AP), soil samples were collected in August and October 1998 and July 1999 from three transects in a small catchment on the loess plateau, China. The three transects consisted of typical land use structure from the top to foot of hillslope in the study area: fallow land – cropland – woodland – orchard (T1), fallow land – shrub land – fallow land – cropland – woodland – orchard (T2) and intercropping land – woodland (T3). Significant differences among land uses were found for SOM, TN and AN. Woodland, shrub land and grassland had the higher levels for them compared to fallow land and cropland. Use of soil deterioration index showed that soils deteriorated moderately (−17·05%) under orchard and seriously (ranging from −29·91% to −20·32%) under fallow land, cropland and intercropping land, while soils had no deterioration (−0·74%) under shrubland and (−0·69%) grassland. This study indicated that the cultivated hilly lands must be abandoned before a critical minimum SOM of 0·492%. Soil nutrient responses to landscape positions were variable depending on transect and the location of land use types. The highest levels in SOM, TN and AN were observed at middle slope position on T1, while they occurred at foot slope position on T3. However, an increasing trend from upper slope to foot slope for five nutrients were found on T2.